JPH0876849A - 位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】精度よく位置決めの行える位置決め制御装置を
提供する。 【構成】電子部品を搬送移動させるアームを駆動するサ
ーボモータ２０の回転角度をエンコーダ３０で検出す
る。位置制御回路１１においては、その回転角度と目標
角度との偏差に基づいてエンコーダ３０を制御する。ま
た、その回転角度と目標角度の差が所定の範囲内か否か
を完了幅判定回路１２で判定する。その回転角度と目標
角度の差が所定範囲内であると判定された回数が予め定
めた所定回数連続した場合に、完了時間判定回路１３に
おいて位置決めが完了したと判定し、位置決め完了信号
Ｓを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば電子部品を基
板上に自動的に実装する電子部品実装装置に用いて好適
な、電子部品などの被移動体を所定位置に搬送移動させ
る際の位置決めに用いる制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子回路を基板上などに形成し、組み立
てる工程において、電子部品を基板上に自動的に実装す
る電子部品実装装置が用いられる場合がある。その電子
部品実装装置においては、電子部品を吸着部に吸着し、
たとえばＤＣサーボモータなどで駆動されるアームによ
りその電子部品を所定の位置に搬送移動する。そのよう
な電子部品実装装置においては、このアームの駆動を制
御し、電子部品を所望の位置に正確に搬送移動させる制
御装置が非常に重要である。

【０００３】そのような電子部品実装装置に用いられる
位置決め制御装置を図４を参照して説明する。図４は、
その位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。
位置決め制御装置９は、制御部１０、サーボモータ２
０、および、エンコーダ３０より構成される。制御部１
０は、位置制御回路１１、および、完了幅判定回路１２
より構成される。この位置決め制御装置９は、アームの
回転角度を制御する位置決め制御装置である。したがっ
て、制御する位置とは、そのモータの回転角度に相当す
る。

【０００４】サーボモータ２０は、前述した部品を搬送
移動するアームを駆動する駆動手段であり、ＤＣサーボ
モータである。エンコーダ３０は、位置センサの役割を
果たし、サーボモータ２０の回転角度を検出する手段で
ある。制御部１０の位置制御回路１１は、エンコーダ３
０で検出されるサーボモータ２０の回転角度ｑ（以後、
現在位置と言う）と、目標角度ｐ（以後、目標位置と言
う）の差を検出し、その差に基づいてサーボモータ２０
を制御する制御手段である。前記目標位置ｐは、駆動開
始後、所定の周期ｔごとの所定時刻Ｔ0 ，Ｔ1，Ｔ2 ・
・・（以後、サンプリング時刻と言う）における目標位
置であり、予め入力されたデータに基づいて、位置制御
回路１１内で算出される。また、位置制御回路１１は、
各サンプリング時刻における前記現在位置ｑと前記目標
位置ｐを完了幅判定回路１２に出力する。

【０００５】制御部１０の完了幅判定回路１２は、位置
決めが完了したか否かを判定し、終了した場合には、位
置決め完了信号Ｓを出力する判定回路である。すなわ
ち、位置制御回路１１より入力された目標位置ｐが最終
目標位置Ｐに到達後、その目標位置ｐ（すなわち、最終
目標位置Ｐ）と位置制御回路１１より入力された現在位
置ｑの差が、予め定めた位置決め完了幅θ内であるか否
かを判定し、その位置決め完了幅θ内であった場合に、
位置決めが完了したと判定する。

【０００６】位置決め制御装置９により実際に位置決め
が行われる状態を図５を参照して説明する。図５は、位
置決め制御装置９による位置決め完了信号Ｓの発生を説
明する図である。図５に示すように、時刻Ｔ0 でサーボ
モータ２０の駆動が開始され、最終目標位置Ｐに向かっ
て移動する。図５の例では、目標位置ｐを追従するよう
にサーボモータ２０が移動している。そして、時刻Ｔ6
において目標位置ｐが、最終目標位置Ｐに到達し、時刻
Ｔ7 で現在位置ｑが最終目標位置Ｐの位置決め完了幅θ
の範囲に達する。その結果、時刻Ｔ7 に完了幅判定回路
１２より位置決め完了信号Ｓが出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した位置
決め制御装置において正確に位置決めが行えない場合が
あった。そのような状態を図６を参照して説明する。図
６は、図５に示した例と同様に前述した位置決め制御装
置による位置決め制御の状態を説明する図であるが、制
御系の特性がオーバーシュート傾向の場合の制御状態を
示す図である。

【０００８】図６に示す制御状態によれば、時刻Ｔ0 で
サーボモータ２０の駆動が開始され、最終目標位置Ｐに
向かって移動する。時刻Ｔ5 に目標位置ｐが最終目標位
置Ｐに到達し、時刻Ｔ6 で現在位置ｑが最終目標位置Ｐ
の位置決め完了幅θの範囲に達する。その結果、時刻Ｔ
6 に完了幅判定回路１２より位置決め完了信号Ｓが出力
される。しかし、現在位置ｑはさらに移動し、時刻Ｔ8
では最終目標位置Ｐの位置決め完了幅θの範囲外にな
る。その後、時刻Ｔ9 以降は再び最終目標位置Ｐの位置
決め完了幅θの範囲内で、最終目標位置Ｐを中心として
振動をしながら収束していく。

【０００９】このように、特性がオーバーシュート傾向
で目標値を基準に振動的に収束するような制御系の場合
には、現在位置ｑが不安定であるにも関わらず、位置決
め完了信号Ｓが出力される場合がある。すなわち、位置
決め完了信号Ｓが出力されたにも関わらず、最終目標位
置Ｐと現在位置ｑの差が位置決め完了幅θ以上ある場合
が生じる。そして、このような位置決め制御装置を電子
部品の実装装置に適用した場合には、電子部品を正確に
所定位置に搬送移動させることができず、実装精度、組
み立て精度が低下するなどの問題を生じた。

【００１０】したがって本発明の目的は、前述したよう
な動特性の制御系、すなわち、目標値を基準に振動的に
収束するような制御系においても、適切に位置決めが可
能な、位置決め制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、現在位置が、複数のサンプリング時刻にわたっ
て連続して最終目標位置の位置決め完了幅内であった場
合、すなわち、所定の時刻の間連続して最終目標位置の
位置決め完了幅内であった場合に、位置決めが完了した
と判定をして位置決め完了信号Ｓを出力するようにし
た。

【００１２】したがって、本発明の位置決め制御装置
は、被移動体を移動させる駆動手段と、前記駆動手段に
より移動される被移動体の位置を検出する位置検出手段
と、前記位置検出手段で検出された前記被移動体の位置
と、予め定めた被移動体の目標位置とに基づいて、前記
駆動手段を制御する制御手段と、前記位置検出手段で検
出された前記被移動体の位置が、前記目標位置の予め定
めた所定範囲内か否かを判定する位置判定手段と、前記
位置判定手段により前記被移動体の位置が前記目標位置
の前記所定範囲内であるとの判定が、予め定めた所定時
間以上連続した場合に、前記被移動体の前記目標位置へ
の移動が完了したと判定する移動完了判定手段とを有す
る。

【００１３】好適には、前記位置判定手段は、所定周期
で前記判定を行い、前記移動完了判定手段は、前記位置
判定手段で前記被移動体の位置が前記目標位置の前記所
定範囲内であると判定された回数を計数する計数手段
と、前記計数手段の計数結果が、予め定めた所定回数連
続した場合に、前記被移動体の前記目標位置への移動が
完了したと判定する判定手段とを有する。

【００１４】

【作用】本発明の位置決め制御装置においては、被移動
体の現在位置がただ単に最終目標位置の位置決め完了幅
内に到達したことにより位置決め完了信号を出力するの
ではなく、所定の時刻にわたって連続して前記範囲内に
存在した場合に、位置決めが完了したものとして、位置
決め完了信号を出力するようにした。したがって、目標
値を基準に振動的に収束するような特性を有する制御と
なる場合においても、その振動が十分収束し、最終目標
位置の位置決め完了幅内に安定的に存在するようになっ
てから位置決め完了信号を出力することができる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例の位置決め制御装置を、図
１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の一実施
例の位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。
位置決め制御装置１は、制御部１０、サーボモータ２
０、および、エンコーダ３０より構成される。制御部１
０は、位置制御回路１１、完了幅判定回路１２、およ
び、完了時間判定回路１３より構成される。この位置決
め制御装置１は、アームの回転角度を制御する位置決め
制御装置である。したがって、制御する位置とは、その
モータの回転角度に相当する。

【００１６】以下、各部の構成・動作について説明する
が、サーボモータ２０、エンコーダ３０、および、位置
制御回路１１の構成・動作は、前述した従来の位置決め
制御装置９の同符号を付した対応する各部の構成・動作
と同一である。なお、本実施例において位置制御回路１
１において行うサンプリング時刻の周期ｔは１〔ｍｓ〕
とする。

【００１７】制御部１０の完了幅判定回路１２も、位置
決め制御装置９と具体的には同一の処理を行う。すなわ
ち、位置制御回路１１より入力された目標位置ｐが最終
目標位置Ｐに到達後、その目標位置ｐ（すなわち、最終
目標位置Ｐ）と位置制御回路１１より入力された現在位
置ｑの差が、予め定めた位置決め完了幅θ内であるか否
かを判定する。しかし、その判定結果は、位置決めが完
了したか否かの判定とはせず、単に現在位置ｑと最終目
標位置Ｐとの差が位置決め完了幅θ内であるか否かを示
す信号として次の信号処理手段である完了時間判定回路
１３に出力する。

【００１８】完了時間判定回路１３においては、完了幅
判定回路１２より入力される信号に基づいて、位置決め
が完了したか否かの判定を行い、位置決めが完了したと
判定された場合には位置決め完了信号Ｓを出力する。完
了時間判定回路１３の構成・動作について図２を参照し
て説明する。図２は、完了時間判定回路１３の構成を示
すブロック図である。完了時間判定回路１３は、カウン
ト回路１４、完了時間記憶回路１５、および完了信号発
生回路１６より構成される。

【００１９】カウント回路１４は、完了幅判定回路１２
より入力される、現在位置ｑと最終目標位置Ｐとの差が
位置決め完了幅θ内である旨の信号の連続数を計数する
回路である。カウント回路１４は通常のカウンタであ
り、完了幅判定回路１２より入力される信号が、前記位
置決め完了幅θ内である旨の信号であった場合にはカウ
ントアップし、前記位置決め完了幅θ外である旨の信号
であった場合にはリセットすることにより、前記位置決
め完了幅θ内である旨の信号の連続数を計数する。この
計数結果は、順次完了信号発生回路１６に出力される。
なお、現在位置ｑと最終目標位置Ｐとの差が位置決め完
了幅θ内となってからの時間は、前記計数結果に、サン
プリング時刻の周期ｔを乗じた時間となる。

【００２０】完了時間記憶回路１５は、位置決めが完了
した旨の信号を発生するための、現在位置ｑが最終目標
位置Ｐの位置決め完了幅θ内となってからの連続数の基
準値を記憶しておくメモリである。本実施例において
は、完了時間記憶回路１５には３が記憶されているもの
とする。すなわち、３回連続して現在位置ｑが最終目標
位置Ｐの位置決め完了幅θ内であった場合に、この位置
決めが完了したとする。なお、サンプリング時刻の周期
ｔは１〔ｍｓ〕なので、前記３回連続することは、３
〔ｍｓ〕の間前記範囲内であることを意味する。

【００２１】完了信号発生回路１６は、カウント回路１
４より出力される計数結果と、完了時間記憶回路１５に
記憶されている基準値とを比較し、それらが等しい場合
に位置決め完了信号Ｓを出力する。

【００２２】次に、このような構成の位置決め制御装置
１による位置決めの状態を図３を参照して説明する。図
３は、図１に示した位置決め制御装置による位置決め完
了信号の発生を説明する図である。

【００２３】図３に示す制御状態によれば、時刻Ｔ0 で
サーボモータ２０の駆動が開始され、最終目標位置Ｐに
向かって移動する。時刻Ｔ5 に目標位置ｐが最終目標位
置Ｐに到達し、時刻Ｔ6 で現在位置ｑが最終目標位置Ｐ
の位置決め完了幅θの範囲に到達する。その結果、カウ
ント回路１４はカウントアップされ、計数値が１とな
る。続いて時刻Ｔ7 においても現在位置ｑは最終目標位
置Ｐの位置決め完了幅θの範囲内なので、さらにカウン
ト回路１４はカウントアップされ、その計数値は２とな
る。しかし、時刻Ｔ8 において、現在位置ｑは最終目標
位置Ｐの位置決め完了幅θの範囲外となるので、カウン
ト回路１４はリセットされ計数値０となる。

【００２４】時刻Ｔ9 において、現在位置ｑは再び最終
目標位置Ｐの位置決め完了幅θの範囲内となるので、カ
ウント回路１４も再びカウントアップされ、計数値が１
となる。時刻Ｔ10においても現在位置ｑは最終目標位置
Ｐの位置決め完了幅θの範囲内なので、カウント回路１
４はカウントアップされ、その計数値は２となる。そし
て、時刻Ｔ11においても現在位置ｑは最終目標位置Ｐの
位置決め完了幅θの範囲内なので、さらにカウント回路
１４はカウントアップされ、その計数値は３となる。そ
の結果、完了時間記憶回路１５に記憶されている基準値
と等しくなるので、この時刻Ｔ11に、完了信号発生回路
１６より位置決め完了信号Ｓが出力される。

【００２５】このように、本実施例の位置決め制御装置
によれば、現在位置が最終目標位置の位置決め完了幅の
範囲内になった後、一時的にその範囲外になり、振動し
ながら最終目標位置に収束するような制御系において
も、安定的にその範囲内に現在位置が収束した場合にの
み、位置決め完了の信号を出力するようにできた。

【００２６】なお、本発明は本実施例にのみ限られるも
のではなく種々の改変が可能である。たとえば、本実施
例においては、電子部品などの被移動体を搬送移動させ
る駆動手段としてＤＣサーボモータによる回転駆動でア
ームを回転させるものとした。しかし、これに限られる
ものではなく、通常のサーボモータ以外の駆動手段を用
いてもよい。たとえば、他のモータや直線運動をするリ
ニアモータ、また油圧や空気圧による種々のアクチュエ
ータを駆動手段としてよい。また、位置検出手段として
本実施例では回転角度を検出するためのエンコーダを用
いたが、これも、前記駆動手段および検出する変位に応
じて任意好適な位置検出手段を用いてよい。また、実際
に位置検出結果と目標位置との偏差に基づいて駆動手段
を駆動する制御手段も任意の制御方法でよい。

【００２７】さらに、本実施例においては位置決め完了
の判定を、所定の周期で行われる位置検出の結果に基づ
いて、被移動物の位置が所定範囲と検出された回数を計
数し、この計数結果を基準値と比較する方法で行った。
しかし、直接、前記所定範囲内となった時刻からの経過
時間を計測し、予め定めた所定時間と比較するような方
法にしてもよい。また、本発明の位置決め制御装置は、
電子部品実装装置以外の種々の用途の自動制御装置、ロ
ボットなどに適用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置決め
制御装置によれば、目標値を基準に振動的に収束するよ
うな特性の制御系に対しても、現在位置が最終目標位置
の位置決め完了幅内に安定的に存在することを検出し、
位置決め完了信号を適切に出力することができる。した
がって、正確に位置決めが可能な位置決め制御装置が提
供できる。また、この位置決め制御装置を電子部品の実
装装置に適用した場合には、電子部品を正確に所定位置
に搬送移動させることができ、高精度に実装、組み立て
が可能な電子部品実装装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の位置決め制御装置の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１に示した位置決め制御装置の完了時間判定
回路の構成を示すブロック図である。

【図３】図１に示した位置決め制御装置による位置決め
完了信号の発生を説明する図である。

【図４】従来の位置決め制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図５】図４に示した従来の位置決め制御装置による位
置決め完了信号の発生を説明する第１の例を示す図であ
る。

【図６】図４に示した従来の位置決め制御装置による位
置決め完了信号の発生を説明する第２の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…位置決め制御装置 １０…制御部 １１…位置制御回路 １２…完了幅判定回路 １３…完了時間判定回路 １４…カウント回路 １５…完了時間記憶回路 １６…完了信号発生回路 ２０…サーボモータ ３０…エンコーダ ９…位置決め制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/19 Ｌ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被移動体を移動させる駆動手段と、 前記駆動手段により移動される被移動体の位置を検出す
   る位置検出手段と、 前記位置検出手段で検出された前記被移動体の位置と、
   予め定めた被移動体の目標位置とに基づいて、前記駆動
   手段を制御する制御手段と、 前記位置検出手段で検出された前記被移動体の位置が、
   前記目標位置の予め定めた所定範囲内か否かを判定する
   位置判定手段と、 前記位置判定手段により前記被移動体の位置が前記目標
   位置の前記所定範囲内であるとの判定が、予め定めた所
   定時間以上連続した場合に、前記被移動体の前記目標位
   置への移動が完了したと判定する移動完了判定手段と、 を有する位置決め制御装置。
2. 【請求項２】前記位置判定手段は、所定周期で前記判定
   を行い、 前記移動完了判定手段は、前記位置判定手段で前記被移
   動体の位置が前記目標位置の前記所定範囲内であると判
   定された回数を計数する計数手段と、前記計数手段の計
   数結果が、予め定めた所定回数連続した場合に、前記被
   移動体の前記目標位置への移動が完了したと判定する判
   定手段とを有する請求項１記載の位置決め制御装置。